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Plásticos inteligentes

Hacia los plásticos inteligentes

La investigación en plásticos avanza a tal ritmo que el anuncio de nuevas aplicaciones es continuo: tabletas o móviles flexibles, filamentos para impresoras 3D o materiales biocompatibles para trasplantes. Los científicos del Centro de Tecnología Repsol desarrollan plásticos inteligentes que se autorreparan o que son biodegradables.

La labor de I+D de los investigadores de Repsol se centra tanto en “la mejora de los plásticos que actualmente fabricamos a partir de materia prima fósil”, como en “líneas paralelas y más emergentes” en campos como los polímeros piezoeléctricos, los bioplásticos o los materiales autorreparables, explica Pilar Lafuente, investigadora del Centro de Tecnología Repsol (CTR). Nuevos desarrollos que pueden revolucionar el uso y las posibilidades de los plásticos tal y como hoy los conocemos y que también buscan alternativas más eficientes para “valorizar estos materiales una vez utilizados”.

Materiales inteligentes que se auto-reparan

Plásticos autorreparables
Puede sonar a ciencia ficción, pero con el proyecto Trainer se busca desarrollar polímeros autorreparables, plásticos que al sufrir un daño sean capaces de regenerarse de forma autónoma, sin la intervención del hombre. “Estamos trabajando para comprender como funciona la autorreparación y en qué nivel está la tecnología para adaptarla a los tipos de polímeros que producimos nosotros”, afirma Luis Miguel Méndez Llatas, investigador del CTR que participa en este proyecto. 

Una de las alternativas en estudio es crear ionómeros, polímeros que contienen iones, unas subunidades con carga eléctrica que actúan como fuerzas de enlace y ayudan a que el plástico repare las fisuras. Científicos del CTR ya han hecho pruebas usando este principio que muestran como un proyectil perfora un plástico, que se cierra automáticamente tras el impacto. 


“También estamos trabajando para introducir en el polietileno”, uno de los plásticos de uso más extendido, “unas microcápsulas con una sustancia adhesiva que se libere al romperse el material y rellene el hueco”, continúa Méndez Llatas. Una tercera vía de estudio consiste en añadir a la estructura de ese plástico una molécula que con la luz es capaz de hacer o deshacer enlaces químicos, “un material inteligente con el que puedes jugar según la longitud de onda que le apliques”. 

La investigación en el CTR marcha a buen ritmo pero la autorreparación es un reto científico y tecnológico “bastante complejo”. “Siempre se pone el ejemplo de los seres vivos: tú te haces una herida y la piel se repara. Llegar a eso va a ser difícil” porque los sistemas naturales actúan con unos mecanismos muy sofisticados. “¿Plazos?, va a depender mucho de las aplicaciones". Algunas ya están en el mercado, como pinturas que autorreparan los arañazos o plásticos que se vuelven a pegar aplicándoles una presión. Los sistemas autorreparables abren una gama muy amplia de posibilidades en sectores como la energía, las telecomunicaciones, el transporte o la edificación. En un futuro inmediato “van a prevalecer las aplicaciones en materiales de difícil acceso” como cables submarinos o los situados en aviones para que eviten cortocircuitos en pleno vuelo.

Nuevas alternativas con los bioplásticos

Bioplásticos

En el CTR también se desarrolla ApliCO2 materiales, una investigación para obtener, a partir de fuentes de carbono alternativas, nuevos materiales como los biopolímeros, un término que agrupa a distintos plásticos que proceden de fuentes renovables pero que tienen diferentes propiedades. Existen polímeros naturales como los polisacáridos que se extraen de plantas como el almidón de la patata y con los que se fabrican, por ejemplo, las bolsas de plástico biodegradables que encontramos en los supermercados. También existen bioplásticos que no son biodegradables y que se generan a partir de los azúcares de la caña, la remolacha o los cereales. “Tienen las mismas propiedades que los plásticos convencionales sin consumir fuente fósil, pero su destino final es el reciclado”, explica Pilar Lafuente. 

La regulación europea que preveía la supresión de las bolsas de plástico de un solo uso que no fueran biodegradables, en el caso de España para el año 2018, “fue un detonante para que todas las empresas del sector impulsáramos la investigación en plásticos de origen renovable y que fueran biodegradables o compostables”, continúa Lafuente. Una búsqueda de soluciones que ya tiene respuestas como el desarrollo de plásticos “fácilmente degradables en aguas marinas” con los que se podrán fabricar “redes de pesca o cualquier otro artículo de plástico que irremediablemente tenga su fin en dicho medio”. 

A corto plazo, Repsol está valorando la aplicación de bioplásticos para el envasado de alimentos “que, por su estructura química, pueden enviarse a plantas de compostaje para convertirse en abono orgánico una vez utilizados”. También en sus aplicaciones en agricultura, donde los bioplásticos podrían degradarse en los propios terrenos y convertirse en fuente de nutriente.

La medicina es otro ámbito donde las propiedades de los biopolímeros resultan muy valiosas. El envejecimiento de la población hará que “cada vez necesitemos más materiales ajenos a nuestra propia estructura, pero también lo más parecido posible a ella y que sean biocompatibles”, asegura Lafuente. Unos materiales de uso médico que se obtienen a partir microorganismos que se alimentan de azúcares vegetales y los convierten en moléculas de una longitud suficiente como para fabricar plásticos biocompatibles. Estos polímeros se utilizan ya para la fabricación de prótesis artificiales, el encapsulado de ‘medicamentos inteligentes’ o “la regeneración de órganos”.

Repsol está valorando la aplicación de bioplásticos para el envasado de alimentos que pueden convertirse en abono orgánico una vez utilizados.

La revolución de los nuevos materiales

Impresión 3D
Entre las posibilidades que se abren a los nuevos materiales plásticos, la impresión 3D es un mercado en plena expansión. En este campo, los tecnólogos del Centro de Tecnología Repsol estudian ahora la aplicación del ácido poliláctico (PLA) como materia prima para fabricar los filamentos plásticos que sirven de ‘tinta’ a estas impresoras. El PLA es un plástico que se obtiene a partir del almidón del maíz o el trigo y que “tiene muy buena estabilidad dimensional, lo que permite que lo que ves en la pantalla luego lo tengas en tus manos sin ninguna variación”, explica Lafuente.

Otros materiales plásticos con un futuro muy prometedor son los que tienen propiedades piezo-eléctricas, es decir, que al ejercer una presión sobre ellos generan un campo eléctrico o, a la inversa, si se les aplica un campo eléctrico se pueden deformar. Los investigadores ya imaginan usos para ellos como sensores, para fabricar baterías de coches eléctricos o “en lo que se llama ‘energy harvesting’, la recolección de pequeñas cantidades de energía presente en el ambiente que se pueden aprovechar”, continúa Lafuente. Se podría pensar, por ejemplo, en incorporar estos materiales piezo-eléctricos a la ropa para convertir la energía del movimiento humano en energía eléctrica suficiente como para recargar el móvil.


La electrónica también vive una revolución gracias a los avances en nuevos materiales. Microprocesadores de plástico, pantallas plegables y transparentes o supercapacitadores de grafeno para sustituir a las baterías actuales y que podrán recargarse en pocos segundos son algunas de las aplicaciones en pleno desarrollo. El grafeno es, sin duda, el material de moda y “probablemente, nos va a traer muchas sorpresas”, piensa Méndez Llatas. Aunque su producción a gran escala todavía no está resuelta, se trata de un recurso, que al estar formado por carbono puro, “lo tienes en cualquier sitio: puedes obtenerlo a partir de carbón o del etileno, que viene del petróleo”.

Como horizonte, Lafuente concibe un escenario donde “habrá una convivencia de productos de origen fósil, de origen renovable y también de productos procedentes de residuos”, algo importante “porque hay mucho carbono acumulado en ellos que se puede devolver al circuito de utilización”. Los materiales plásticos serán también decisivos para impulsar las nuevas energías y las mejoras en eficiencia. Un escenario lleno de oportunidades “donde el desarrollo tecnológico y la imaginación que le echemos van a ser fundamentales” concluye Méndez Llatas.

El grafeno es, sin duda, el material de moda y “probablemente, nos va a traer muchas sorpresas”.
Última actualización: agosto 2013

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